DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO POR EL MÉTODO WALKER (Para Agregado de la cantera de Agocuco con un !"c # $%& Kg'c)*+ I' INTROD,CCION Actualmente el concreto es el material de construcción de mayor uso. sin embargo, si bien su calidad final depende en forma muy importante tanto de un profundo conocimiento del material como de la calidad profesional del ingeniero, el conc concret reto o en gene general ral es muy muy desc descono onocid cido o en much muchos os de sus sus siete grandes aspecto: naturaleza, naturaleza, materiales, materiales, propiedades, propiedades, selección de las proporciones, proceso de puesta en obra, cont contro rol l de cali calida dad d e insp inspec ecci ción ón, , y trat tratam amie ient nto o de los los elementos estructurales. La sele selecc cció ión n de las las prop propor orci cion ones es por por unid unidad ad cúbi cúbica ca de conc concre reto to debe debe perm permit itir ir obte obtene ner r un conc concre reto to con la facilidad facilidad de colocación, densidad, resistencia, resistencia, durabilidad u otras otras propied propiedades ades que se consider consideran an necesari necesarias as para para el caso particular de la mezcla diseñada. Las posibilidades posibilidades de empleo del concreto en la construcción construcción son son cada cada día día mayo mayore res, s, pudi pudien endo do en la actu actual alid idad ad ser ser utilizados utilizados para una amplia ariedad ariedad de propósitos. propósitos. la única limi limita taci ción ón a sus sus múlti últipl ples es apli aplica caci cion ones es pued puede e ser ser el desc descon onoc ocim imie ient nto o por por pate pate del del inge ingeni nier ero o de todo todos s los aspectos ya indicados! así como la importancia relatia de los mismo ismos s de acuerdo rdo al uso que se pretend enda dar al material. "s necesario al seleccionar las proporciones de la mezcla debe debe tenerse tenerse en cuenta cuenta las condicione condiciones s de colocaci colocación, ón, la calidad calidad y e#perie e#periencia ncia del persona personal l profesio profesional nal y t$cnico, t$cnico, la inte interr rrel elac ació ión n entr entre e las las die diers rsas as propi ropied edad ades es del del concreto.
II' -,STI.ICACI/N %on %on el apoy apoyo o y la resp respec ecti tia a orie orient ntac ació ión n t$cn t$cnic ica a del del &ngenie &ngeniero ro del curso curso, , nos hemos hemos isto isto en la la necesid necesidad ad de aprender el comportamiento de los materiales de construcción, construcción, y siendo dentro de $stos el m's importante el cemento cemento nos llea llea aprende aprender r a determin determinar ar el comporta comportamien miento to del concreto concreto en su estado estado tanto endurec endurecido ido como como fresco fresco y apre aprend nder er la dosi dosifi fica caci ción ón, , o sea, sea, la cant cantid idad ad de los los comp compone onente ntes s que que conf conform orman an el conc concret reto o de una una mane manera ra no empírica.
III' ALCANCES SO0RE EL MÉTODO Secuencia de diseño propuesta por Walker.
(.)etermina (.)eterminar r la resiste resistencia ncia promed promedio io *f+cr *f+cr en función función a la resi resist sten enci cia a espe especi cifi fica cada da *f+c *f+c y la desi esiac ació ión n est'ndar de la compañía constructora y del laboratorio laboratorio de ensayos *-. .-elección .-elección del tamaño m'#imo nominal nominal del agregado agregado grueso grueso en funci función ón de la granu granulom lometr etría ía y las las dime dimensi nsione ones s del del eleme elemento nto estru estruct ctura ural l a cola colar, r, así así como como espa espaci ciami amien ento to mínimo entre los elementos de refuerzo. /.-elec /.-eleccio cionar nar la consi consiste stenci ncia a de la mezc mezcla la a obten obtener er en función función de condici condiciones ones de obra obra *consis *consistenc tencia: ia: pl'stic pl'stica, a, seca o fluida. 0.)et 0.)eter ermi mina nar r el 1olu 1olume men n unit unitar ario io de agua agua de dise diseño ño, , en func funció ión n del del 2ama 2amaño ño 3'#i 3'#imo mo 4omi 4omina nal, l, -lum -lump, p, tipo tipo de conc concre reto to *con *con o sin sin aire aire inco incorp rpor orad ado o 52ab 52abla la 6al7 6al7er er (8..9. .)eterminación de la cantidad de aire *olumen en función del 2amaño 3'#im #imo 4omi 4omin nal y si es aire ire atrapado ado o incluido, condiciones de ser ici o *problemas de congelamiento y deshielo, ataque de sales diersas o ión sulfato. ;.-elección de la relación Agua<%emento: por resistencia = f*f+cr y por durabilidad = f*e#posición del elemento. >.)etermina >.)eterminación ción del factor factor cemento cemento *?.%. en agua de mezclado y la relación agua
1olú 1olúme mene nes s
función función del
Abso Absolu luto tos s
de
B.)eterminación del 1olumen absoluto del Agregado &ntegral o 2otal. (8. )etermi )eterminaci nación ón del porcenta porcentaCe Ce de incidenci incidencia a del agregado agregado fino fino en el cont conte# e#to to de olu olume men n abso absolu luto to del del agre agrega gado do global. ((. )etermi )eterminaci nación ón por diferen diferencia cia del olume olumen n de incidenci incidencia a del agregado grueso. (. )etermi )eterminaci nación ón de los pesos pesos secos secos de los los agregados agregados fino fino y grueso. (/. %orrecc %orrección ión por por humeda humedad d de los los agrega agregados. dos. (0. roporc roporciona ionamien miento to tanto tanto en diseño diseño como como en obra. obra.
I1' O0-ETI1OS < )ete )eterm rmin inar ar el dise diseño ño de la mezc mezcla la 3$todo de )iseño planteado por 6al7er.
de
conc concre reto to
por por
el
< )eterminar la calidad de los agregados de la cantera de Agocuch Agocucho o *utiliz *utilizado ado en el present presente e informe informe, , a partir partir de sus sus cara caract cter erís ísti tica cas s físi física cas s dete determ rmin inad adas as en el prim primer er informe. < Dacer una comparación entre los resultados obtenidos en el info informe rme anter anterior ior *usa *usando ndo el m$tod m$todo o A.%.& A.%.&. . B@ %omi %omit$ t$ (( ((, , con el 3$to 3$todo do de )ise )iseño ño plan plante tead ado o por por 6al7 6al7er er y erific erificar ar en una forma cercana cercana el niel niel de confiab confiabilid ilidad ad que que pres presen enta tan n ambo ambos s m$to m$todo dos s en base base a los los resu result ltad ados os obtenidos de ambas partes. < )etermi )eterminar nar la resiste resistencia ncia a compres compresión ión *f+c *f+c alcanza alcanzado do medi median ante te $ste ste m$to m$todo do y el módul ódulo o de elast lastic icid idad ad del del concreto fabricado en el laboratorio. < 1eri 1erifi fica car r el tipo tipo de rotu rotura ra obte obteni nida da en el ensa ensayo yo de comp compre resi sión ón de las las prob probet etas as, , así como como la dist distri ribu buci ción ón granulom$trica granulom$trica que se ha obtenido con el uso de este m$todo y las condiciones de mezclado usadas. < 1eri 1erifi fica car r la hipó hipóte tesi sis s de que que el 3$to 3$todo do de )ise )iseño ño planteado por 6al7er da como resultados de diseño mezclas sobregraosas. < %onocer meCor la tecnología del concreto desde el punto de ista pr'ctico.
< 1erific 1erificar ar las caracte característ rísticas icas del concret concreto o fresco fresco como como son: son: la traba trabaCab Cabili ilidad dad y la consi consist stenc encia! ia! así así como como del del concreto concreto endurecido tal como la resistencia a la compresión *no sien siendo do posible posible erif erificar icar la la durabil durabilidad idad, , módulo módulo de rigidez. < %onocer %onocer y aprende aprender r a maneCar maneCar meCor meCor las caracterís características ticas del del conc concre reto to en obra bra medi median ante te el mezc mezcla lado do, , cola colado do y transporte del concreto.
III'2 MARCO TEORICO CEMENTO -e usar' usar' ceme cemento nto portl portland and, , tipo tipo l norma normal, l, de acuer acuerdo do a la calificación calificación usada usada en E.-.A.! salo en donde donde se se especifique especifique la adopción de otro tipo debido a consideración especial. "n t$rmi t$rminos nos gene general rales es no deber deber' ' prote proteger gerse se en bolsa bolsas s o en silos en forma que no sea afectado por la humedad ya sea del medio o de cualquier agente e#terno. -e controlar' la calidad del mismo, según la norma A.-.2.3. %<(8 y eniar'n muestras al laboratorio especializado a fin de que lo estipulado estipulado en las normas garantice la buena calidad en forma periódica.
A3,A "l agua empleada ser' fresca y potable, libre de sustancias perCudiciales perCudiciales como aceite, 'cidos, 'lcalis, sales, materiales materiales org'nicos y otras sustancias que puedan perCudicar o alterar el compo comporta rtamie miento nto efic eficien iente te del del conc concret reto, o, acer acero o y otro otros, s, tampoco deber' tener partículas de carbón, humus, ni fibras egetales. -e podr' usar agua de pozo, siempre y cuando cumpla con las condiciones condiciones anteriormente mencionadas y que no contenga sales o sulfatos. -e podr' usar agua no potable cuando las probetas cubicas de mortero preparados preparados con dicha agua, tengan por lo menos B8F de la resistencia a los > y @ días de las preparadas con agua potable, normas A.-.2.3. AGH"GA)IAGH"GA)I- *%antera Agocucho Los agregados a usarse son : fino *arena, y grueso *graa. Ambos Ambos deber'n deber'n conside considerars rarse e como ingredi ingredientes entes separad separados os del cemento. )eben esta star de acuer uerdo con las especif ecifi icac cacion iones para para agreg agregado ados s segú según n 4orma 4orma A.-.2 A.-.2.3. .3. %
"l porcentaCe total de arena en la mezcla puede ariar entre /8F y 0F de tal manera que consiga la consistencia deseada del del conc concre reto to. . "l crite criteri rio o gene genera ral l para para deter etermi mina nar r la consistencia consistencia ser' el emplear concreto tan consistente consistente como se pueda, pueda, sin que deCe de ser f'cilme f'cilmente nte trabaCa trabaCable ble dentro de las condiciones llenado que se esta eCecutando. La trab trabaC aCab abil ilid idad ad del conc concre reto to es muy muy sensi ensiti tia a a las las cant cantid idad ades es de mate materi rial al que que pase pasen n por por los los tami tamice ces s 4K 8 y 4K(88, 4K(88, una deficien deficiencia cia de estas estas medidas medidas puede hacer que la mezcla necesite un e#ceso de agua y se produzca afloramiento y las partículas finas se separen y salgan a la superficie. superficie. 4o debe haber menos del (F de agregado fino que pase por la malla 4K8, ni F que pase por la malla 4K(88. La materia org'nica se controlara por el m$todo A.-.2.3. %<08 y el fino por A.-.2.3. %<(>. Los agregados gruesos deber'n cumplir con lo siguiente: "l agre agregad gado o grue grueso so ,gra ,graa a limpi limpia, a, libr libre e de part partícu ículas las de arcilla pl'stica en su superficie y proeniente de rocas que no se encuentren en proceso de descomposición. -e toma tomara ran n las las corr corres espo pond ndie ient nte e mues muestr tra a para para some somete ter r los los agregad agregados os a los ensayos ensayos corresp correspondi ondiente ente de durabili durabilidad dad ante ante el sulfa ulfat to de sodi sodio o y sulfato de magn agnesi esio y ensa ensay yo de A.-.2.3. %
m'#imo
de
los
agregados
es
de
(
para
el
"n elem elemen ento tos s de espe espeso sor r redu reduci cido do o cuan cuando do e#is e#iste te gran gran densidad de armadura se podr' disminuir el tamaño m'#imo de agreg agregado ado, , siemp siempre re que que se obten obtenga ga gran gran traba trabaCab Cabili ilidad dad y se cumpla con el asentamiento requerido y que la resistencia del concreto que se obtenga, sea la indicada en el proyecto. "l tamaño m'#imo del agregado en general, tendr' una medida tal que no sea mayor que (M de la medida mas pequeña entre las caras interior interiores es de las formas formas dentro de las cuales cuales se aciara en concreto, ni mayor que (M/ del peralte de losas o que los N de espaci aciami amiento ento mínimo libre entre barr barras as indiiduales indiiduales de refuerzo a paquetes de barras. "n columnas la dimensión m'#ima del agregado ser' limitada a lo e#puesto anteriormente, pero no ser' mayor que M/ de la mínima distancia entre barras. Dormigón: Dormigón: "s una una mezcla mezcla uniforme uniforme de agregado fino y agregado grueso. grueso. )eber' )eber' ser bien bien gradu graduada ada entere entere la la malla malla (88 y la
malla malla 88 88 y limpi limpio o perCudiciales.
de
mater materias ias
org'n org'nica icas s
y
otras otras
mate materia rias s
PESO ,NITARIO DEL CONCRETO "l peso eso unitar itari io del concre creto es la suma de todo todos s los los compone componentes ntes que interiene interienen n en $l. 4os proporc proporciona iona un alor alor que lo podemos comparar tanto en estado fresco como en estado endu rec ido . -e pueden comparar concretos con tres características diferentes que son: a %oncr %oncreto etos s norma normales les cuyo cuyo peso peso por por encuentra encuentra entre 88 a 088 OgMmP.
unid unidad ad
de
b %oncr %oncreto etos s liia liianos nos son son aquel aquellos los que que tiene tiene unidad de olumen inferior a los (B88 OgMmP. c %onc %oncre reto to pesa pesado do cuyo uyo peso peso por por encuentra encuentra entre @88 a ;888 OgMmP.
unid unidad ad
de
olum olumen en
un
peso peso
olum olumen en
se
por por
se
CANTIDAD DE MATERIAL POR METRO C,0ICO Ena ez logrado hallar las condiciones necesarias del diseño de mezcla, se procede a cuantificar la cantidad de material que se necesitó por metro cúbico para un determinado diseño. en nuestro caso hemos obtenido diferentes alores para cada una de las relaciones aguaMcemento y cada una de ellas con su cambi cambio o de módu módulo lo de finur finura a glob global. al. %on %on esto esto tend tendrem remos os un estimado de cuanto cuanto material material necesitymos necesitymos para para lograr lograr un metro cúbico de concreto. "stos alores son hallados tanto en el diseño seco como en el diseño de obra, en nuestro caso como las propiedades de todos los elementos utilizados se encuentran con alores normales, solo es necesario poner atención al diseño en seco, ya que el diseño en obra puede ariar por el procedimiento procedimiento constructio que se siga y por el grado de control que en ella se est$ tomando en cuenta.
I1' PROCEDIMIENTO 4 CALC,LOS
1' CONCL,SIONES 4 RECOMENDACIONES RECOMENDACIONE S < La mezcla obtenida en laboratorio por el m$todo 6al7er da como como resul resultad tado o una una mezc mezcla la sobre sobregra graos osa a tal tal como como se había había predicho, predicho, por cuanto se concluye que este m$todo de diseño se puede utilizar con aditios que meCoren la trabaCabilidad del concr concreto eto tales tales como como plast plastifi ifican cantes tes, , supe superpl rplast astifi ifican cantes tes, , microsílica o incorporación de aire. < La mezcla obte nid a por ser sobregraosa trae como consecu consecuenci encia a segregac segregación ión en el concret concreto o fresco, fresco, esto esto por la difer diferenc encia ia de peso peso espe específ cífic ico o entre entre el agre agregad gado o fino fino y el grueso. < La carg carga a medi media a de rotu rotura ra de los los test testig igos os, , calc calcul ulad ada a en labora orator torio, io, fue de 0 2n a los ( días de curad urado o del del concreto! siendo este apro#imadamente el >F de la carga de rotura rotura a los @ días días que por c'lculo c'lculos s ser' ser' apro#ima apro#imadame damente nte ;. ;. 2n, e#istiend e#istiendo o así incremento incremento de la resistencia resistencia a la compresión por la reducción del agua en la mezcla. < "#ist #isten en cier cierta tas s restr estric icci cion ones es en el desa desarr rrol ollo lo de la pr'c pr'cti tica ca en cuan cuanto to a las las medi medici cion ones es un tant tanto o impr imprec ecis isas as porque el equipo utilizado no es el apropiado. < Las Las prob probet etas as elab elabor orad adas as en esta esta prac practi tica ca siguientes resultados: Hesistencia promedio = ;./B 7gMcm *( días
tui tuier eron on
los los
< "stos resultados son satisfactorios a pesar del poco tiempo de curado, por lo que nuestra resistencia equiale al (8;.@/ F de la resis resistenc tencia ia de diseño diseño *80O *80OgMcm gMcmQ Q a pesar pesar de sólo sólo tener ( días de curado. < or la gran cantidad de grupos de pr'ctica, que emplean el laboratorio laboratorio y la poca disponibilidad de equipo, el horario de atención del laboratorio debería ampliarse. < ara ara efec efectos tos de compa compara ració ción n se ha corre corregid gido o la pr'c pr'ctic tica a ante anteri rior or *3$t *3$tod odo o A.%. A.%.&. &.. . )e acue acuerd rdo o a los los resul esulta tado dos s obten obtenido idos s tene tenemos mos las las dosi dosific ficaci acione ones s sigu siguien ientes tes en ambos ambos m$todos: Hesistencia a la compresión especificada: f+c = 08 7gMcmQ *@ días )iseño Anterior *2ablas A.%.&. B@ comit$ (( )osificación )osificación corregida: ( : /.>0 :0.8> M /.; ltMbolsa Hesistencia a la compresión: f+c = (8.> 7gMcmQ *(8 días f+c = (B.>0 7gMcmQ *@ días
)iseño 6al7er )osificación )osificación corregida: ( : /.>/ : /.;0 M .8( ltMbolsa Hesistencia a la compresión: f+c = ;./B 7gMcmQ *( días f+c = /8.0B 7gMcmQ *@ días Lo que que nos nos da como como conc conclus lusión ión que que el m$to m$todo do prop propues uesto to por por 6al7 6al7er er son son las las m's m's adec adecua uada das s para para el dise diseño ño de conc concre reto to normal con respecto al m$todo A.%.&. en cuanto a su resistencia. "n contraposición a lo anteriormente mencionado en cuanto al criteri criterio o económic económico o ha resulta resultado do m's faorable faorable el diseño diseño por el m$todo A.%.&. por el uso de menos cemento con un B;./F con respecto al m$todo propuesto por 6al7er. < )e acuerdo al tipo de rotura que se ha presentado podemos determinar determinar que se ha presentado una rotura típica formando la falla un 'ngulo respecto a la horizontal. < -e ha podido determinar determinar mediante obseración directa de las probetas ensayadas y partidas que el grado de acomodo de las part partic icul ulas as ha sido sido el ópti óptimo mo, , o sea sea que que el mezc mezcla lado do y compactado han sido los correctos. < %on respecto a la calidad del agregado grueso de la cantera estud estudiad iada a *Agoc *Agocuch ucho o se puede puede afirm afirmar ar que que en cuan cuanto to a la graa esta es resistente pues no ha fallado en la rotura del concreto con e#cepción de algunos granos meteorizados. < "l agregado fino presenta mucha impureza y finos por lo que sería necesario laarlos o regular de alguna otra forma esta deficiencia.
